供熱無線室溫監測系統的搭建策略

段 豪

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001）

引言

能源緊張問題是當前社會發展中面臨的主要問題之一，而供熱過程中能源消耗量較大，相關研究數據顯示，我國在建筑采暖方面的能源消耗是同緯度國家的三倍，這說明供熱系統在節能方面存在不足。在今后的供熱發展中，需要遵循節能減排目標，對能源消耗問題進行有效控制。為了盡量降低能源消耗，提高供暖效果，可以對用戶的供熱需求進行具體調查研究，采取對室內溫度進行合理監測的方法，了解各類環境因素對供熱質量的影響，在此基礎上對供熱系統進行優化控制，以滿足用戶供熱需求，同時減少不必要的能源浪費。

1 搭建無線室溫監測系統的必要性分析

目前，各個供熱企業已經充分認識到節能減排的重要性，但所采取的供熱手段較為滯后，還有很多供熱環節會產生能源損耗問題。其中，最顯著的問題是不能做到對熱量的合理分配，存在熱用戶室溫高低不一，溫差過大的現象。有一部分熱用戶的室內溫度無法滿足采暖需求，而一部分熱用戶的室內溫度過高，甚至出現開窗通風的現象，這將造成更大的熱量損失，屬于能源浪費的一種表現。從某一層面來講，采暖消耗除了與建筑物的保溫性能有關，還與供熱系統的熱量分配和管理水平有關。要想最大化利用熱量，需要加強對熱用戶供熱需求的實際調研工作，并且找出平衡能源消耗和滿足用戶采暖需求的關鍵點。在前期的發展中，有部分供熱企業將供回水的溫度作為變量，獲取室內溫度的函數曲線關系圖，并根據每年的曲線關系圖對供熱方案進行修改，此種室溫分析手段雖然能夠起到一定的溫控作用，但忽視了建筑結構特點、保溫材料性能等因素對曲線關系圖的影響，導致熱用戶的滿意度較低。基于此類問題，需要將室內溫度作為判斷供熱質量的主要數據，通過對室內溫度的實時監測分析供熱質量，并根據反饋的數據對供熱運行管網進行動態化調整，提高用戶滿意度的同時，還可在一定程度上降低采暖能耗。因此，搭建無線室溫監測系統，對一些典型用戶的室溫數據進行提取，將其作為供熱系統調節的參考依據是提高供熱質量和降低采暖能耗的重要手段。

2 無線室溫監測系統組成

無線室溫監測系統結構圖如圖1所示，系統搭建方法為通過在用戶居住空間內裝設無線室溫監測儀的方式，對各個具有代表性的室內溫度進行實時監測，之后借助無線網絡對采集到的溫度數據進行上傳，并同步到通訊終端，由通訊終端和GPRS網絡將數據實時上傳到中心服務器，最后利用系統中的數據分析模塊對實時上傳的數據進行保存、分析和處理，形成能夠為供熱系統運行提供參考的專業數據。供熱企業根據反饋的實時溫度數據對影響采暖質量和室內溫度的相關因素進行分析。

考慮到室溫數據的可參考性，在選擇監測用戶時，需要根據距離熱源的遠近，分別選擇距離熱源最近、最遠和中間的樓宇，并選擇不同的樓層進行監測，對于冷山用戶和中間層用戶也需加設無線室溫監測儀。在本次研究中，選擇了室外溫度在-7℃，室內采暖標準為18℃的小區，共涉及監測用戶60戶，具體設置數量如下頁表1所示。

表1 無線室溫檢測儀的分布與安裝

該小區的樓宇朝向為南北朝向，熱源為遠距離集中供熱，由中間換熱站進行熱量分配。系統搭建完成，并且對相應設備調試后，進行室溫收集。為了研究室溫監測數據是否有效，將其與當年的采暖溫度統計值進行對比，證明該監測系統獲取的室溫實時監測數據的準確度較高，能夠被作為供熱系統管網運行調試的參考依據。此外，還隨機抽查了6戶，采用已經調試過的溫度計進行現場測溫，使其與無線室溫實時監測系統中反饋的數據進行對比，二者誤差在0.3℃以下，其誤差值符合室溫監測標準的要求[1]。

3 無線室溫監測系統的應用效果

3.1 在熱力平衡調節中的應用

節能減排目標的實現需要建立在滿足用戶采暖需求且能保證熱力平衡的基礎之上。前期所采用的節能減排策略，雖然在一定程度上降低了能源損耗，但對供熱質量的影響不可忽視，尤其是在采取量調控制措施時，是通過減少管網循環水量的方式對管網供熱溫度進行調試。這種狀況下，當管網中的循環水量較少時，很容易出現水力失衡以及熱力失衡問題，這將嚴重影響供熱質量。其中熱力失衡問題的影響較為深遠，主要表現為室內溫度過低的用戶會降低對供熱質量的滿意度，導致供熱企業的社會形象受損，很可能危及供熱企業的長期可持續發展。另外，室內溫度過高的用戶產生的能源損失問題也是不可忽視的。因此，急需采取有效的措施進行供熱管網運行調節，降低熱力失衡問題的發生率。本文所研究的無線室溫監測系統可對典型用戶的室內溫度數據進行實時獲取，為供熱管網運行調節提供直觀可靠的數據信息。通過對中距離用戶、遠距離用戶和近距離用戶室內平均溫度進行對比分析可以發現，中距離用戶室內平均溫度要高于遠距離和近距離用戶的平均室內溫度，其溫差在1.5℃左右，這證明該小區存在一定的熱力失衡問題。為實現對熱力失衡問題的有效控制，可通過對供熱管網進行運行調節來適當提升遠距離用戶和近距離用戶的室內溫度。進行熱力管網調節后，再次對中距離、遠距離和近距離用戶室內溫度進行采集，并計算出平均溫度值進行對比，對比后發現，調節后的熱力得到了有效平衡，其溫差值僅為0.5℃，與熱力平衡標準要求相符。

3.2 在換熱站耗能控制中的應用

通過無線室溫監測系統所反饋的溫度信息來看，該小區的平均室溫高于22℃，與室內采暖溫度18℃相比，相差4℃，這這證明該換熱站具有更大的節能空間。但實際上要求室內平均溫度要高出標準采暖溫度值，在同時考慮經濟效益、資源效益和用戶需求的基礎上，可采取遞進降低能耗的方式，能耗的降低必定會引起室溫的改變，降低能耗的同時，應派遣專門的人員到該小區進行走訪，了解用戶對采暖溫度的滿意度，當發現用戶反應明顯的情況下，應及時停止降低能耗的行為，并適當提高室內溫度，盡可能找出同時符合能源節約要求和用戶采暖需求的平衡點[2]。

另外，考慮到室外溫度變化對室內溫度值的直接影響，換熱站要想達成降低能耗的目標，也需對室外溫度進行實時監測，并根據室外溫度值確定熱負荷要求，對供熱管網中的循環水量進行動態調整，當室外溫度升高時，熱負荷需求便會降低，此時則可適當減少供熱管網中的循環水量，使室內溫度得到有效調節。在特定情況下，也可通過控制供水溫度來達成供熱管網運行調節目標。在無線室溫監測系統的作用下，可為供熱管網的運行調節工作提供十分可靠的數據參考，有助于找到能源節約和供熱質量的平衡點，是保障供熱管網穩定運行的重要手段。

3.3 在其他方面的應用

由于無線溫度監測系統可以做到對室內溫度信息的實時反饋，當室內溫度值出現異常時，相關人員可以直接根據參數異常顯示的區域進行供熱管網的故障排查，有助于提高供熱管網運行的可靠性。

4 結語

搭建無線室溫實時監測系統可為供熱管網的運行調節和換熱站的能耗控制提供可靠的參數依據，能夠在一定程度上達成能耗控制目標，并同時保障供熱質量?？梢哉J為，無線室溫監測數據是反饋供熱質量的主要依據，對室溫監測數據進行分析，有助于不斷完善換熱站的供熱調節方案，使供熱管網的運行控制水平得到顯著提升，進一步增強供熱系統的供暖質量。